冷鐵

冷鐵是指為加快鑄件局部冷卻速度，在型腔內部，型腔表面及鑄型內部安放的激冷物。冷鐵與澆注系統、冒口系統配合使用，控制鑄件的凝固順序，以獲得合格鑄件。冷鐵分為內冷鐵和外冷鐵。

基本介紹

• 中文名：冷鐵
• 外文名：chill
• 類型：內冷鐵和外冷鐵
• 作用：減少冒口尺寸等
• 常用材料：高碳鋼、石墨等
• 學科：機械工程

作用

1)減少冒口尺寸，提高工藝出品率。實踐表明，通過合理的使用冷鐵和保溫冒口技術，鑄鋼件工藝出品率可達到70%以上。

2)在鑄件適當部位放置冷鐵，可改善補縮通道。可提高鑄件內部質量等級，提供優質鑄件。

3)配合冒口系統使用冷鐵可增加冒口的補縮距離：冷鐵設計時要放開思路，綜合考慮冷鐵對鑄件的補貼、斜度和延續度等方面的有效作用。

4)消除局部熱應力，防止裂紋。對於大型鑄鋼件來講，冷鐵之間應當使用激冷效果好的鉻鐵礦砂或鋯砂，可以進一步防止出現熱裂的可能。

5)在消失模鑄造中完全可以和普通鑄造法一樣地使用冷鐵。外冷鐵可在舂砂時放人；內冷鐵可在制模時嵌入或粘合在鑄型的內部，也可將內冷鐵延伸到型外，固定在砂型中。消失模鑄造的內外冷鐵安放原則與冷鐵種類、規格與普通鑄造相似。

6)放置冷鐵可以加速鑄件的凝固速度，細化晶粒組織，提高鑄件的力學性能。

分類

冷鐵可分為外冷鐵和內冷鐵。

一、外冷鐵

造型時放置在模樣表面上的冷鐵稱為外冷鐵。外冷鐵作為鑄型的一部分，不與鑄件熔合，可重複使用。外冷鐵的形狀一般是根據鑄件需激冷部位的形狀來設計或選用的。

外冷鐵材料要具有良好的導熱性，足夠高的熔點和大的熱容量。常用材料有軋制鋼材、鑄鋼和鑄鐵等。對於局部激冷，也可採用導熱性好的石墨、鎂砂，或混有鐵砂、鐵屑的造型混合料等作為激冷材料。

外冷鐵必須平正，重複用外冷鐵與鑄件接觸面要用砂輪磨光，外冷鐵使用前要給與鑄件接觸的面刷塗料並烘乾。外冷鐵儘量安放在不易脫落的砂型或砂芯的上表面或側面；多排冷鐵要相互交錯排列，間距適當，以免在相鄰的冷鐵縫隙處產生裂紋。在鑄件厚度大於150mm處應儘量不放置外冷鐵，以防鑄件與冷鐵熔接。

二、內冷鐵

放置在型腔內，能與鑄件熔合為一體的起激冷作用的金屬物稱為內冷鐵。內冷鐵通常在外冷鐵激冷效果不夠時才採用，多用於厚大而對質量要求不高的不承受高溫高壓的鑄件。

內冷鐵要和鑄件熔為一體，因此要求內冷鐵的材料應與鑄件材質相同或相近。鑄鋼件和鑄鐵件宜採用低碳鋼作內冷鐵，鋁合金鑄件採用鋁作內冷鐵，銅合金鑄件採用銅作內冷鐵。一般內冷鐵呈圓柱形，中小型鑄件可用金屬絲、鐵釘、較厚的螺旋鐵屑等作內冷鐵。

確定內冷鐵尺寸、數量的原則是：保證內冷鐵有足夠的激冷作用以控制鑄件的凝固，並且能夠和鑄件熔合為一體而不削弱鑄件強度。內冷鐵過大會造成激冷過度而不能熔合於鑄件，內冷鐵過小則激冷作用不夠。

內冷鐵直徑一般為6～30mm。在鑄件壁交接處的內冷鐵直徑為熱節圓直徑的1/4～1/3；高質量要求的鑄件壁厚處的內冷鐵重量一般是鑄件激冷部位重量的5%～7%，質量要求不高的鑄件內冷鐵重量為鑄件激冷部位重量的8%～10%。

內冷鐵表面必須乾淨，使用前應經噴砂、拋丸或酸洗處理，必要時可鍍錫或鍍鋅以防止冷鐵氧化。乾型中用的內冷鐵應在砂型烘乾後再放入，以免在烘乾過程中氧化生鏽。水玻璃砂型和濕砂型中的內冷鐵安放後應在3~4h內澆注，以防內冷鐵表面集水產生氣孔。內冷鐵的上方應開設出氣孔。需要機械加工的鑄件，內冷鐵在機械加工後不得暴露，以免影響鑄件的力學性能。

常用材料

金屬材料：高碳鋼、普通碳素鋼、鑄件本體材料、鑄鐵、鑄銅、鑄鋁。

非金屬材料：石墨、碳化矽、鎂砂、鋯砂、鉻鐵礦砂；

化學冷鐵：焓變塗料。

使用注意事項

1)每塊冷鐵尺寸要適中，冷鐵間應留有間隙，以避免因冷鐵受熱膨脹而毀壞鑄型。

2)儘量把外冷鐵設在輪緣外側和下側，上側外冷鐵不易固定且影響型腔排氣。

3)外冷鐵工作平面應平整、光潔、塗以塗料。

4)對於輪類鑄件，應限制冷鐵使用次數，齒輪類鑄件10～15次，當冷鐵表面氧化層和石墨氧化層厚度達到0.2～0.4mm時，冷鐵就應停止使用。因為使用過程中，氧及其他氣體會沿石墨縫隙進入冷鐵內部，造成其氧化、生長。當再次使用時，會導致鑄件產生氣孔。生產中可以提高冷鐵的透氣性，即在冷鐵內鑄出20～30mm、5～10mm的通孔，孔距30～50mm，鑽孔取下限，鑄孔取上限，孔內填砂。這樣氣體可以排出，避免澆注時嗆火及冷鐵氣孔。

5)內冷鐵表面必須潔淨，應去銹和油污。濕砂型中，沒置內冷鐵後要儘快澆注，不要超過3～4h，以免冷鐵表面凝聚水分而引起鑄件氣孔，砂型應配有明出氣孔或明冒口。

6)冷鐵可以設在內澆道及冒口頸處，目的是消除澆口、冒口引起的接觸熱節。